【導(dǎo)讀】水利樞紐畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-好。水利水電工程作為一個(gè)傳統(tǒng)并且復(fù)雜的行業(yè)需要依靠現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)。在通用繪圖軟件AutoCAD平臺(tái)上進(jìn)行繪圖在其它軟件上進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。AutoCAD具有易用性二次開(kāi)發(fā)性都很強(qiáng)的特點(diǎn)但是用于水利水電專業(yè)繪圖。和設(shè)計(jì)其功能有很多不足之處。AutoCAD本身不具備以上功能為提高設(shè)計(jì)效率減少設(shè)計(jì)工作量本論文課題。以紅巖水電站設(shè)計(jì)為例探討并開(kāi)發(fā)AutoCAD的水輪機(jī)過(guò)流部件設(shè)計(jì)參數(shù)化功能。本課題的主要目的和意義。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)。1加深對(duì)水利水電工程設(shè)計(jì)思路與方法的把握。4初步培養(yǎng)在水利水電工程設(shè)計(jì)方面的研究能力。通過(guò)學(xué)習(xí)與研究本次論文應(yīng)完成紅巖水電站水流系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容有。1Excel到AutoCAD的參數(shù)化繪圖的實(shí)現(xiàn)在Excel中通過(guò)VBA搜索與發(fā)送。3高程與水位標(biāo)注功能的實(shí)現(xiàn)。要求章節(jié)分明文理通順字跡工整內(nèi)容上應(yīng)包括本設(shè)計(jì)所采用的資料考慮過(guò)。的問(wèn)題論述處理這些問(wèn)題的依據(jù)主要成果的論述與分析必要的圖表等。第三張為水電站廠房橫剖面圖。3提交輔助設(shè)計(jì)程序的源程序

　　

【正文】 省混凝土約二萬(wàn)方因此建議選用河床式電站較為適宜 紅巖大壩的設(shè)計(jì)泄流量較大加之壩基不夠理想巖石較為破碎且下游有F6 斷層通過(guò)因此選擇一種合理的消能型式甚為重要 經(jīng)初步水力計(jì)算表 明由于下游水位比較高鼻坎挑流難以形成底流消能比較理想但流量變化過(guò)大時(shí)流態(tài)很不穩(wěn)定近年國(guó)內(nèi)外傾向研究消力戽消能型式且在我國(guó)石泉水電站已采用效果尚好因此曾重點(diǎn)對(duì)消力戽型式進(jìn)行了水工模型試驗(yàn)共進(jìn)行了三個(gè)消力戽圓弧半徑 75m10m125m 及四種鼻坎角度Ф 35176。 40176。 45176。50176。的比較試驗(yàn)表明以 R 12米Ф 40176。的型式為最好流態(tài)為混合流比較平穩(wěn)對(duì)尾水渠回流淤積影響較小下游沖刷深度也較淺最深約為 3～ 9 米因此建議選用消力戽消能型式 對(duì)壩基的處理意見(jiàn) 壩址基巖巖脈較多斷層裂隙均較發(fā)育巖石比較破碎透水性強(qiáng)因此主要斷 層應(yīng)做徹底處理防滲帷幕需要加強(qiáng)壩基應(yīng)做全面固結(jié)灌漿 主要斷層 F6應(yīng)做開(kāi)挖處理開(kāi)挖深度 10米并回填混凝土混凝土塞沿?cái)鄬幼呦蛳驂位舷掠芜吘壱酝飧餮由?10 米斷層開(kāi)挖后兩側(cè)和局部進(jìn)行固結(jié)灌漿 其余斷層寬度不大傾角較陡均考慮挖至一定深度回填混凝土的方法處理 壩基帷幕因巖石表面裂隙發(fā)育透水性強(qiáng)地表 30 米以內(nèi)單位吸水量 W≥00330～ 40 米單位吸水量約為 001～ 002 據(jù)此在壩基軸線下游約 4 米處設(shè)防滲帷幕一道孔距 2 米孔深從壩基面算起在河床約 25 米岸坡部位 20 米 F6 斷層附近加深至 30 米為提高帷幕效果 在主帷幕前另設(shè)輔助帷幕一道孔距 10 米孔深 10 米防滲帷幕灌漿可在灌漿廊道中進(jìn)行帷幕后設(shè)基礎(chǔ)排水幕一道另在排水廊道內(nèi)設(shè)一道排水幕 為了提高壩基基巖的完整性在壩基范圍內(nèi)全面進(jìn)行固結(jié)灌漿孔距排距 2 米孔深 6 米在巖石破碎部位固結(jié)灌漿可在壩基混凝土澆筑約為 2 米厚度后進(jìn)行 紅巖河段水庫(kù)特性 圖 2 2 水庫(kù)面積和水庫(kù)庫(kù)容曲線圖 紅巖河段 H～ Q 關(guān)系線 流量 圖 2 3 H～ Q 關(guān)系線和對(duì)應(yīng)下游水位圖 水能計(jì)算 水能指河川水流海浪潮汐等蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)能和勢(shì)能它是大自然賦予人類的一種清潔廉價(jià)的能源水能利用的主要形式是利用水能 生產(chǎn)電能即水能利用一般指水力發(fā)電水電站的水能計(jì)算指為了確定水電站的動(dòng)能指標(biāo)即需要進(jìn)行水電站的出力和發(fā)電量的計(jì)算水電站的主要?jiǎng)恿χ笜?biāo)是保證出力和多年平均發(fā)電量在進(jìn)行水能計(jì)算時(shí)根據(jù)水電站出力的基本原理 N 981η QH首先計(jì)算紅巖水電站的保證流量及水電站所能利用的凈水頭由此求得保證出力然后求年發(fā)電量最后計(jì)算電站的裝機(jī)容量 保證出力的計(jì)算 保證出力是指水電站在長(zhǎng)期工作中所能發(fā)出的符合水電站的設(shè)計(jì)保證率要求的臨界的平均出力保證出力在規(guī)劃階段是確定水電站裝機(jī)容量的重要依據(jù)也是水電站進(jìn)行階段的一項(xiàng)重要指標(biāo)計(jì)算保證出力應(yīng)計(jì) 算紅巖水電站的保證流量及水電站所能利用的凈水頭 保證流量的計(jì)算 由資料知紅巖電站流量過(guò)程線為白山電站的調(diào)節(jié)流量的過(guò)程線與白山紅巖區(qū)間的流量過(guò)程線之和據(jù)此計(jì)算紅巖電站保證流量 白山電站的調(diào)節(jié)流量 根據(jù)歷時(shí)圖解法計(jì)算多年調(diào)節(jié)水庫(kù)的調(diào)節(jié)流量圖解法的求解步驟如下 A 繪制水量差積曲線 1960～ 1971資料繪出白山電站 1956～ 1971年的平均流量在這個(gè)代表段中既有明顯的豐水段 1960～ 1964 年平均流量為 297 也有枯水期1967～ 1970 平均流量為 194 這個(gè)系列基本上可反映出徑流的年際與年內(nèi)的各種分布情況故取 1960～ 1971 年的平均流量繪制水量差積曲線 B 由上表可繪出空庫(kù)時(shí)水量差積曲線而滿庫(kù)時(shí)正是 V V V 即與所畫(huà)曲線平行縱向縱距為 V 28 億 m3 若按每月 304 天計(jì) 106464 m3s 月畫(huà)出滿庫(kù)時(shí)的差積曲線 C 曲線上繪調(diào)節(jié)流量線如下圖 3 1 所示 已知空庫(kù)時(shí)水量差積曲線在此情況下平行移動(dòng)此曲線使兩平行曲線之間的垂直距離剛好為已給定的興利庫(kù)在兩曲線之間做公切線此公切線之斜率即表示所求知最大可能均勻調(diào)節(jié)流量在這種情況下滿庫(kù)線在上方空庫(kù)線在下方當(dāng)用水線與空庫(kù)線相合時(shí)表示庫(kù)空故調(diào)節(jié)流量不應(yīng)與此線交叉當(dāng)用水線與滿庫(kù)線相交而穿過(guò)時(shí)表示有棄水連出兩曲線間最長(zhǎng)可達(dá)到的并不可交叉曲線的公切線 表 3 1 差積計(jì)算表 續(xù)表 3 1 續(xù)表 3 1 續(xù)表 3 1 圖 3 1 流量差積曲線 D 差積曲線的流量比例尺并根據(jù)流量比尺確定白山電站的調(diào)節(jié)流量 其中 239月△ t 1 個(gè)月流量比尺的繪制是沿差積曲線橫坐標(biāo)軸在坐標(biāo)原點(diǎn)左邊一個(gè)月的長(zhǎng)度的四倍作為比例尺 239月時(shí)的橫坐標(biāo)縱坐標(biāo)分別向下向上取至 0點(diǎn)及 100202100400500等點(diǎn)作為縱坐標(biāo)流量表示在調(diào)節(jié)流量線上各可根據(jù)已在差積曲線上 1 個(gè)月橫坐標(biāo)處數(shù)得對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)長(zhǎng)度并以此長(zhǎng)度的四倍在比例尺圖上以 239 處為基點(diǎn)量得一長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)值即列表如下 表 3 2 各時(shí)段調(diào)節(jié)流量值單位 489 230 306 285 423 220 283 210 186 195 168 390 E 水庫(kù)多年調(diào)節(jié)流量圖 所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為各時(shí)段的調(diào)節(jié)流量的大小標(biāo)記如圖可清晰表明各年調(diào)節(jié)流量為今后計(jì)算提供方便 電站年平均流量的計(jì)算 由前面資料可知紅巖電站年平均流量是白山電站年平均流量與他們之間的年平均流量之和 白山電站年平均流量如下表所示 表 3 3 白山站年平均流量 由資料知白山～紅巖區(qū)間年平均流 量如下表所示 表 3 4 白山～紅巖區(qū)間年平均流量 由以上兩表所列數(shù)據(jù)之和可得紅巖電站的年平均流量計(jì)算列表如下 表 3 5 紅巖電站的年平均流量 紅巖電站流兩頻率曲線繪制 在上一目求得紅巖電站年平均流量可繪出紅巖電站經(jīng)驗(yàn)頻率曲線再根據(jù)皮爾遜Ⅲ型曲線做紅巖電站的理論頻率曲線當(dāng)理論頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線相吻和時(shí)理論頻率曲線才能代替經(jīng)驗(yàn)頻率曲線否則應(yīng)對(duì)理論頻率曲線重新選配 點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率曲線 將下表中⑷欄及⑻欄數(shù)值對(duì)應(yīng)點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率于頻率格紙上見(jiàn)附圖一 Cv 022 取 頻率曲線 23916 取 Cv 02 并假定 Cs 值查《工程水文學(xué)》課本附表２計(jì)算 表 3 6 紅巖站流量頻率計(jì)算表 表 3 7 理論頻率曲線選配計(jì)算表 頻率 p 第一次配線 第二次配線 第三次配線 第四次配線 2521 Cv 02 Cs 2Cv 04 ＝ 2521 Cv 02 Cs 25 05 ＝ 2521 Cv 02 Cs 3 06 ＝ 2521 Cv 02 Cs 35 07 1 2 3 4 5 1 152 38395 154 38901 155 39153 156 39406 5 135 34101 135 34100 136 34354 136 34354 10 126 31828 126 31828 127 32081 127 32081 20 116 29302 116 29302 116 29302 116 29302 50 099 25007 093 24755 098 24755 098 24755 75 086 21724 086 21724 086 21724 086 21724 90 075 18945 076 19198 076 19198 076 19198 95 07 17680 070 17680 071 17935 073 18441 99 059 14803 061 15409 062 15661 064 16166 選配后頻率曲線見(jiàn)附圖一可見(jiàn) Cs 35 時(shí)繪出的頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)距配合較好所以最后采用此曲線 頻率曲線圖查保證率下的保證流量 查附圖二得在設(shè)計(jì)保證率 85所對(duì)應(yīng)的流量為 198在 P設(shè) 85附近有 1969年與 1970 年的來(lái)流量和相近為了滿足設(shè)計(jì)保證率應(yīng)選最枯水年 1970 來(lái) 流量 1842 所以 1970 年的最小來(lái)流量 16824 1704 修正后保證流量 紅巖電所能利用的凈水頭 查紅巖河段 HQ 流量關(guān)系曲線可知對(duì)應(yīng)保證流量下的下游水位 A 則上游有效水位▽ 資料可查得正常蓄水位和死水位 2902892 2895 B 有效凈水頭 保證出力的計(jì)算 3 1 電站效率 保證流量 N～ Q 關(guān)系曲線圖可利用內(nèi)差法查得對(duì)應(yīng)保證流量 1832 下的下游水位 26363 凈水頭 則 多年平均發(fā)電量的計(jì)算 水電站多年平均發(fā)電量的計(jì)算均發(fā)電量計(jì)算是指水電站在多年工作時(shí)期內(nèi)平均每年所生產(chǎn)的電能量由此定義又因?yàn)榘咨郊t巖電站為多年調(diào)節(jié)電站所以采用設(shè)計(jì)中水年法三個(gè)代表年法設(shè)計(jì)豐水年平水年枯水年求出水電站在這些年份的年發(fā)電量并取其平均值作為水電站多年年發(fā)電量 平水年指發(fā)電量為個(gè)月發(fā)電量總和平水年指來(lái)流量頻率曲線上對(duì)應(yīng) 50保證出力下的年份紅巖電站的平水年由 頻率曲線附圖二查得為 1962 年各月發(fā)電量按下式計(jì)算 32 式中月平均發(fā)電量 730 每個(gè)月的小時(shí)數(shù)每月按 304 天計(jì)算 代表年月平均流量的計(jì)算 由前面計(jì)算白山電站年平均流量表可查得 1962 年的平均流量為 230 列出紅巖白山電站之間的月平均流量表 表 3 8 紅巖白山電站之間的月平均流量表 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 27 30 350 340 90 170 340 200 90 100 43 紅巖電站平均月平均來(lái)流量為 230加上 表 2 8 所示的數(shù)據(jù)計(jì)算如下表所示 表 3 9 紅巖電站 1962 年月來(lái)流量 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2330 2327 2330 2650 2640 2390 2470 2640 2500 2390 2400 2343 月均出力為其中 H 2587η 08 計(jì)算列表如下 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 473 473 473 538 536 485 501 536 507 485 487 476 表 3 10 紅巖電站月平均出力 則月發(fā)電量 計(jì)算列表如下 103 萬(wàn) 表 3 11 紅巖電站月平均發(fā)電量 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 345 344 345 393 491 354 366 391 370 354 356 347 年發(fā)電量 436 萬(wàn) 裝機(jī)容量的選擇 水電站裝機(jī)容量是水電站的重要參數(shù)它反映了水電站的規(guī)模水利資源的利用程度電站效益及可靠性等重要問(wèn)題裝機(jī)容量的選擇應(yīng)根據(jù) 用電量負(fù)荷的要求河流來(lái)水量電站的落差水庫(kù)調(diào)節(jié)性能綜合利用要求和水電站在地方系統(tǒng)的作用等通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較經(jīng)濟(jì)分析合理確定 紅巖電站屬于小型電站可采用簡(jiǎn)化方法確定水電站裝機(jī)容量水電站最大工作容量確定的原則是在盡可能滿足綜合利用的條件下以保證出力和保證電量為控制使水電站的工作能量盡可能大 保證出力倍比法確定裝機(jī)容量 保證出力倍比法是選擇裝機(jī)容量的另一種簡(jiǎn)化方法根據(jù)已知水電站的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)不同的點(diǎn)的水電站其保證出力與裝機(jī)容量具有較合理的比例關(guān)系 由規(guī)范查得東北電網(wǎng) 3～ 5 則 N 1116 萬(wàn) 3 N 1488 萬(wàn) 4 N 1860 萬(wàn) 5 驗(yàn)證年利用小時(shí)數(shù) 其中由前面得出 43610 萬(wàn) 因?yàn)? 所以 則 h 37586 小時(shí) 3 h 29301 小時(shí) 4 h 23441 小時(shí) 5 由于基本資料建議紅巖水電站裝機(jī)容量的選擇應(yīng)考慮年利用小時(shí)數(shù)控制在2021 小時(shí)左右據(jù)此紅巖站應(yīng)選擇 5 時(shí)所對(duì)應(yīng)的裝機(jī)容量即 186 萬(wàn)合適 驗(yàn)證過(guò)水能力 由于 則 其中 186 萬(wàn) KW 08H 2587 18610487 9161 由于資料要求機(jī)組過(guò)水能力應(yīng)與白山水電機(jī)組的總過(guò)水能力 900 相適應(yīng)即引用流量應(yīng)大 于白山站過(guò)水能力而 1962 年白山站過(guò)水能力與白山～紅巖區(qū)間平均流量值之和為 9161 取引用流量為 920 驗(yàn)證紅巖電站的裝機(jī)容量 其中 ▽ ▽▽ 2895 ▽在紅巖電站 H～ Q 曲線上查得 920 流量對(duì)應(yīng)的▽ 26545 289526545 175104 水輪機(jī)選擇 在水輪機(jī)設(shè)計(jì)中合理選擇水輪機(jī)對(duì)于充分利用水能保證電站可靠而正確的運(yùn)行降低造價(jià)節(jié)約管理費(fèi)用等有密切關(guān)系 水輪機(jī)選型的主要任務(wù)選定水輪機(jī)的特征水頭擬定水輪機(jī)的臺(tái)數(shù)和型號(hào)選定水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑額定轉(zhuǎn)速吸出